农牧交错带具有草地—农田—裸地大面积相互镶嵌的独特下垫面,其植被覆盖变化剧烈、生态脆弱、地表水热过程变化复杂,在全球气候变化和水文过程中起着重要作用,对其进行研究是不可或缺的。受限于观测资料欠缺,目前针对西北农牧交错带复杂下垫面的研究较少。因此,本文基于研究团队2017年在宁夏盐池设立的观测站数据,分析了西北农牧交错带农田和草地下垫面的地表水热过程特征,并对地表水热过程模式CLM4.5在该区域的模拟性能进行评估和改进。研究结论主要如下:第一、根据观测数据表明西北农牧交错带盐池站草地的太阳辐射、大气长波辐射、地面反射辐射、地面长波辐射和净辐射有着显著的年内变化和日变化特征,与西北干旱区的规律相似。地表反照率受植被变化、土壤含水量和降水影响,在10月达到最小,年均值为0.21。西北农牧交错带盐池站草地和农田的土壤温度在夏季随土壤深度加深递减,在冬季随土壤深度加深递增。在7~8月由于灌溉作用和玉米冠层覆盖度较大,导致农田土壤温度较草地低。盐池站草地土壤含水量在10~15 cm最高,农田土壤含水量在5~10 cm最高。农田土壤含水量整体高于草地,这是由于农田翻耕作用导致。第二、在复杂下垫面下,CLM4.5仍能较好地模拟出草地的地面反射辐射、地面长波辐射和净辐射随时间的变化特征。地面反射辐射在5月由于叶面积指数偏高而偏低,其它时期略偏高;地面长波辐射模拟值白天偏高是源于地表温度模拟值偏高;受地面反射辐射和地面长波辐射影响净辐射模拟值表现为偏低。CLM4.5能较好地模拟出草地土壤含水量和温度的垂直分布和时间变化特征,但由于热传导率模拟偏大导致土壤温度模拟值表现为夏季偏高,冬季偏低。土壤含水量模拟值偏低与孔隙度密切相关。第三、CLM4.5在农田下垫面的模拟结果显示模式在盐池站的自动灌溉量(3734 mm)远大于本地实际的灌溉量(300~600 mm),导致在5~9月土壤温度模拟值偏低(-5℃),土壤含水量变化趋势与观测值差异较大。通过修改模式将灌溉时间和灌溉量本地化后,生长季土壤温度的模拟值与观测值的相关系数从0.83增加到0.89,均方根误差从-2.52℃减小到-0.62℃,土壤含水量模拟值与观测值的相关系数从0.26增加到0.70。第四、在晴天和阴天,土壤温度模拟值表现为草地偏高,农田偏低。在一次降雨事件中,由于模式在降雨后对土壤温度的偏高情况得到了缓解,地面长波辐射在降雨后的模拟性能比降雨前好,所以模式更适合模拟降雨后更为湿润下垫面的地面长波辐射和净辐射。这些结果有助于深入了解西北农牧交错带地表水热过程机理,为改进和完善CLM4.5模拟西北农牧交错带的复杂下垫面地表水热过程提供科学依据。